В этой статье мы рассмотрим, что является строительными блоками жизни. И то, насколько сильно жизнь зависит от них. Мы также попытаемся выяснить, на чем нужно сосредоточиться для того, чтобы внеземная жизнь была найдена.
Каковы строительные блоки жизни?
Итак, что нужно для создания жизни? Первое, что приходит в голову – это углерод. Каждая форма жизни на Земле – это, по сути, сложная химия на основе углерода. Почти 45–50% всей сухой биомассы Земли состоит из углерода. И причина этого заключается в способности углерода образовывать широкий спектр разных структур. Таких, как цепочки, кольца и трехмерные макромолекулы, которые устойчивы в широком диапазоне температур. И любая жизнь, которая основана на химии, нуждается в присутствии таких макромолекул и полимеров. Это необходимо для взаимодействия с изменяющейся средой и другими соединениями.
Но может ли какой-то другой элемент стать основой жизни вместо углерода? Возможно, кремний является главным претендентом на эту роль. Так же, как и углерод, он способен образовывать макромолекулярные структуры. И способен создавать прочные ковалентные связи и соединения с рядом элементов. Но для этого требуется, чтобы окружающая среда отвечала очень строгим требованиям.
Углерод, кремний и вода
В космосе соединений на основе углерода обнаружено гораздо больше, чем соединений кремния. И все же вероятность существования кремниевой жизни хоть и мала, но полностью исключить ее возникновение нельзя.
Следующий ингредиент, который очень важен для появления жизни, подобной земной, является вода. По словам Филиппа Булла, автора книги «Матрица жизни: биография воды» и редактора журнала «Природа», вода обладает уникальной способностью образовывать трехмерную структуру на водородных связях. Это позволяет ей участвовать в различных биологических процессах. Вода может очень хорошо организовывать молекулярные взаимодействия. И возможно является единственной известной жидкостью, которая может делать это очень быстро. Кроме того, благодаря водородным связям, разность температур между точками замерзания и кипения воды достаточно велика. Вода также может выступать как отличный замедлитель тепла. Это делает ее абсолютно идеальной для жизни.
Последний, но не менее важный элемент – это азот. Это важный компонент аминокислот и мочевины. Аминокислоты ответственны за образование белков, основного структурного компонента ферментов и гормонов. Они необходимы для правильного функционирования каждого живого существа.
Помимо этих трех, есть много других веществ, которые, очевидно, важны для жизни. Но они могут быть заменены некоторыми другими элементами при отличных от Земли условиях.
Источник энергии
Еще один параметр, который следует учитывать, это наличие источника энергии и связанные с этим характеристики окружающей среды. Большинство форм жизни на Земле в основном питаются энергией, так или иначе связанной с Солнцем. А температура окружающей среды, несомненно, играет важную роль в процветании жизни.
Возникает очевидный вопрос. Может ли какая-либо форма жизни выжить без соблюдения всех этих условий? Ответ – да. И подтверждение этому может быть найдено здесь, на Земле. Организмы, которые не только выживают, но и процветают в окружающей среде, считающейся невыносимо враждебной или даже смертельной для других земных форм жизни, известны как экстремофилы. Например, Tardigrades в спящем режиме может выдерживать температуру от -272 градусов Цельсия до 151 градуса Цельсия. Она может выдерживать вакуум и экстремальное обезвоживание, может выдерживать давление до 6000 атмосфер и устойчива к воздействию высокого уровня рентгеновского и гамма-излучения.
Космические путешественники
И возникает следующий вопрос. Могут ли эти экстремофилы пережить самые суровые условия, которые имеет космическое пространство? Любопытные исследования в этом отношении сделаны Карстеном Педерсеном и Каннингемом и др. И они показали нам, что некоторые микроорганизмы могут жить в скалах. И способны создавать подземную биосферу.
Полученные исследователями результаты доказывают, что жизнь может выжить даже без солнечного света и стабильного источника пищи. Зная способность экстремофилов к выживанию, было бы разумно предположить, что они способны совершать межпланетные или даже межзвездные путешествия внутри метеоритов.
Наш опыт и знания находятся под сильным влиянием жизни, которую мы наблюдаем на нашей планете. Внеземная жизнь может сильно отличаться от наших фантазий. В космосе могут существовать формы жизни, которые не используют термодинамические химические нарушения равновесия. Или формы жизни, которые существуют в твердой или газовой фазе.
Даже на нашей планете жизнь сначала развивалась в атмосфере из метана и аммиака, которая была бы фатальной для нас. Но в ходе эволюции жизнь постепенно адаптировалась к вызовам и условиям, с которыми она сталкивалась. Таким образом, можно предположить, что есть вероятность, что жизнь может адаптироваться и к другим критическим условиям. И если это произойдет, такие формы жизни могут быть чрезвычайно странными для нас. И в их существование будет довольно трудно поверить.
Где прячется внеземная жизнь?
Итак, где может нужно искать внеземную жизнь? НАСА утверждает что нужно искать воду. Вода является одним из фундаментальных требований жизни. Поэтому найдя ее, НАСА ожидает найти и инопланетную жизнь.
В нашей Солнечной системе нет другого мира, на поверхности которого есть вода в виде жидкости. Но жидкая вода может присутствовать под толстой ледяной корой Европы, одной из лун Юпитера. Или Энцелада, спутника Сатурна, шестого по величине у этого газового гиганта.
Считается, что под ледяной корой Урана и Нептуна также имеется огромное количество воды. Эти две планеты называются ледяными гигантами. И следует отметить, что подобный тип планет очень распространен в нашей галактике.
Кроме того, подповерхностные воды вполне вероятно существуют на планетах, таких как Марс и Венера. И в случае с Марсом ожидается, что эти запасы будут достаточно солидными.
Экстремофилы
Жизнь в очень холодном океане под очень толстым слоем льда кажется невозможной. Но то, что нам сейчас известно о земных экстремофилах, дает небольшую вероятность, что это не так. Кроме того, ученым удалось доказать, что в океане Европы может быть достаточное количество энергии благодаря различным гидротермальным системам. Это позволяет производить достаточно органических и окислительных молекул для поддержания биосферы.
Интересными характеристиками обладает и Энцелад. Космический аппарат Кассини в 2006 году обнаружил массивное тепловое излучение мощностью до 3-7 гигаватт в районе его южного полюса. Такое огромное количество геотермальной энергии может указывать на то, что в недрах Энцелада достаточно энергии для создания и поддержания стабильной экосистемы.
До сих пор нам не удавалось проверить ни один из этих океанов на наличие признаков жизни. Но НАСА активно готовится к новой миссии, которая проникнет сквозь ледяную кору Европы и будет исследовать ее океан.
Из всего вышесказанного следует, что есть небольшая вероятность существования уникальных форм жизни в экстремальных или совершенно враждебных условиях. И еще одно место, которое является главным кандидатом для существования таких форм жизни, – это Юпитер.
Исследования показали, что могут существовать одна или несколько областей на Юпитере, которые могут иметь среду, очень похожую на окружающую среду примитивной Земли. И такая область может быть домом для организмов, которые достаточно малы, чтобы плавать или летать в ней.
При поисках планет, похожих на Землю, ученые обнаружили, что они достаточно распространены в нашей галактике. Однако даже ближайшая из них находится на расстоянии почти 12 световых лет. И сейчас у нас нет возможности отправить зонд так далеко.
Заключение
Поиск внеземной жизни является одной из самых интригующих задач космических исследований. И тот факт, что мы еще не сталкивались с ней, является одной из самых больших загадок нашего времени.
Поиск продолжается и будет продолжаться. И если однажды мы сможем найти даже один микроорганизм, который будет инопланетным – это решит этот извечный вопрос. Этот день запомнится людям как один из величайших дней человечества и его науки.